JP4760287B2 - 内燃機関の排気装置 - Google Patents
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Description
この発明は、多気筒内燃機関における排気干渉を回避するために集合部排気管内に仕切り板を設けた内燃機関の排気装置の改良に関する。
例えば特許文献１に開示されているように、集合部排気管の入口に気筒毎の複数の上流側排気管を接続してなる排気装置において、集合部排気管内部での排気干渉を回避するために、集合部排気管内に径方向に沿った仕切り板を設けた構成が従来から知られている。例えば直列４気筒内燃機関では、集合部排気管内を仕切り板によって２つの領域に区画し、一方の領域に♯１，♯４気筒の上流側排気管を接続し、他方の領域に♯２，♯３気筒の上流側排気管を接続することで、いわゆる「４−２−１」の形で集合する排気系を実現するようにしている。
特許第３４０５８５７号公報
上記のような集合部排気管内の仕切り板は、一般に、上流側端部は上流側排気管とともに固定支持されるものの、下流側端部は集合部排気管内で自由端となるため、振動しやすく、異音発生の一因となる。特に、特許文献１の図８には、仕切り板の幅方向の熱膨張・熱収縮を吸収するために、幅方向中央部に仕切り板の長手方向に沿った折り曲げ部を設けた構成が開示されているが、このような構成では、仕切り板の剛性が低くなって、さらに振動しやすくなる。
この発明は、湾曲した集合部排気管の入口に複数の上流側排気管が接続されるとともに、この集合部排気管の内部に、排気干渉を回避するように流路を区画する仕切り板を、該集合部排気管の湾曲形状に沿って配置してなる内燃機関の排気装置において、上記仕切り板に、流れに直交する方向に沿って延びた補強用の突条部を備えるとともに、この突条部が、該仕切り板の湾曲の外側に突出していることを特徴としている。
上記突条部としては、仕切り板を部分的に膨出させたビードから構成することができ、あるいは、仕切り板の一方の面に固定された細長い別部材から構成することもできる。
このような突条部を設けることにより、仕切り板の剛性が向上し、振動が抑制される。特に、仕切り板の一次振動モードは、流れに垂直な振幅となりやすいので、流れに直交する方向に沿って突条部を設けることで、効果的に振動を抑制できる。そして、湾曲した集合部排気管を流れる排気流は、区画された各々の流路内で湾曲の外側に片寄るようにして流れるので、仕切り板の湾曲の外側に突出した突条部は、流れを妨げることがない。
仕切り板の下流側端部が自由端となっている構成では、この下流側端部が最も振動しやすいので、ここに突条部を設けることが望ましい。
上記突条部は、１つあるいは複数設けることができ、さらにこれに加えて、流れ方向に沿って延びた突条部をさらに備えていてもよい。この流れ方向に沿った突条部も、湾曲の外側に突出していることが望ましい。
また、突条部の形成に加えて、仕切り板の下流側端部の中央部を、拘束部材を介して集合部排気管に固定するようにしてもよい。これにより、仕切り板の振動がさらに効果的に抑制される。
この発明によれば、排気干渉回避のために設けられる仕切り板の振動を効果的に抑制でき、これに起因する異音発生を防止できる。そして、突条部の突出方向を湾曲の外側に向けることで、排気の流れに対する影響を最小限のものとすることができる。
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１，２は、この発明を直列４気筒内燃機関用の排気マニホルドとして構成した一実施例を示しており、図示せぬシリンダヘッドの側面に取り付けられるシリンダヘッド取付フランジ１に、金属管からなる各気筒毎の上流側排気管２の一端つまり上流端２ａが接続されている。この４本の上流側排気管２は、各々の気筒の位置から気筒列の略中央部へ向かって延び、下流側端部２ｂが、互いに平行に、かつ正方形の頂点の位置にそれぞれ位置するように組み合わされて、１本の集合部排気管３の入口に接続されている。より詳しくは、図示していないが、個々の上流側排気管２の端部２ｂがそれぞれ四分円の断面形状をなし、全体として１つの円をなすように組み合わされた上で、集合部排気管３の上流側端部３ａに挿入され、かつ溶接されている。
ここで、図２に示すように、機関の前方もしくは後方から見たときに、上流側排気管２は、シリンダヘッド取付フランジ１から略水平方向へ延び、かつ下向きに略９０°湾曲して、集合部排気管３に接続される。そして、♯２，♯３気筒の上流側排気管２が下側（換言すれば湾曲の内側）に、♯１，♯４気筒の上流側排気管２が上側（換言すれば湾曲の外側）に、重なるようにして、それぞれ配置されている。また、集合部排気管３は、４本の上流側排気管２が挿入される入口となる上流側端部３ａが、略上方を向いて開口しており、かつ、ここから下流側に向かうに従って機関側方へと湾曲し、下流側端部３ｂは、側方へ向かって斜め下向きに開口している。つまり、機関の前方もしくは後方から見たときに、集合部排気管３は、上流側排気管２とは逆向きに湾曲し、排気系全体としては、図２のように略Ｓ字形に湾曲した形となっている。集合部排気管３の下流側端部３ｂには、図示せぬ触媒コンバータを取り付けるためのフランジ４が取り付けられている。詳しくは、このフランジ４は、集合部排気管３に連続する筒状部５を一体に有し、この筒状部５が集合部排気管３の下流側端部３ｂ外周に嵌合するようにして溶接されている。
なお、上記集合部排気管３のシリンダヘッド側の側面に、排気還流通路の一部となる排気還流管６の一端が接続されており、この排気還流管６の他端は、シリンダヘッド取付フランジ１に接続されている。また、集合部排気管３の機関前方側の側面には、図示せぬ空燃比センサが装着されるようになっている。
上記集合部排気管３の内部には、鋼板をプレス成形してなる仕切り板１１が設けられている。この仕切り板１１は、図２に示すように、集合部排気管３全体の湾曲に沿った湾曲形状をなし、集合部排気管３内部を、♯２，♯３気筒の排気が流れる第１流路１２と、♯１，♯４気筒の排気が流れる第２流路１３と、に区画している。この仕切り板１１の上流側端部１１ａは、♯２，♯３気筒の上流側排気管２と♯１，♯４気筒の上流側排気管２との間に挟まれて、これらと一体に溶接されている。また、仕切り板１１の下流側端部１１ｂは、集合部排気管３の下流側端部３ｂつまり出口端に近い位置まで延びている。従って、４つの気筒の排気が、いわゆる「４−２−１」の形で集合することになり、点火順序が連続する気筒の排気干渉が回避される。
ここで、上記仕切り板１１の下流側端部１１ｂ近傍には、図３に示すように、補強用の突条部として、排気流に直交する方向に沿って延びた第１ビード１５が形成されており、この第１ビード１５の上流側に、さらに、排気の流れ方向に沿って延びた第２ビード１６が形成されている。これらのビード１５，１６は、仕切り板１１をプレス成形することにより部分的に膨出させたものであり、特に、湾曲の外側となる第１流路１２側に突出して形成されている。なお、図３に示すように、この実施例では、仕切り板１１の一方の側縁に、図示せぬ空燃比センサとの干渉を避けるための比較的大きな切欠部１７が形成されており、上記第２ビード１６は、この切欠部１７によって残された部分の略中央に沿って形成されている。また、第１ビード１５は、仕切り板１１の下流側端部１１ｂの幅の略全体に亘って形成されている。
上記のように仕切り板１１にリブ状にビード１５，１６をプレス成形することにより、該仕切り板１１の剛性が高くなり、振動が抑制される。特に、流れに垂直な方向の振幅となる仕切り板１１の一次振動モードを、第１ビード１５によって効果的に抑制でき、また流れに平行な方向の振幅となる仕切り板１１の二次振動モードを、第２ビード１６によって効果的に抑制できる。しかも、第１ビード１５は、自由端となる仕切り板１１の下流側端部１１ｂ近傍に位置するので、この下流側端部１１ｂの振動が確実に抑制される。
ここで、上記のビード１５，１６、特に第１ビード１５は、流れと直交する方向に沿っているので、排気流の流れを乱す虞があるが、上記実施例では、ビード１５，１６が第１流路１２側に突出しているので、流れに対する影響が最小限となる。つまり、集合部排気管３内の第１流路１２は、図２に示すように湾曲しているので、排気流は、湾曲の外側に片寄って流れようとし、仕切り板１１の表面に沿って流れる排気流は相対的に少ない。従って、ビード１５，１６が突出していることによる影響が最小限となる。
図４は、上記仕切り板１１の下流側端部１１ｂの振動をさらに確実に防止するために、仕切り板１１と十字形に交差する形に帯状金属板からなる拘束部材１８を設けた実施例を示している。上記拘束部材１８は、該拘束部材１８の中央と仕切り板１１端部の中央とにそれぞれスリットを形成して、互いに十字に組み合わせた上で、溶接してあり、かつその両端が、集合部排気管３に連続する筒状部５に溶接固定されている。
このように拘束部材１８を介して仕切り板１１の下流側端部１１ｂの中央部を集合部排気管３に固定するようにすれば、仕切り板１１の振動がより確実に防止される。
図５は、突条部として、上述したビードのプレス成形に代えて、板状もしくは棒状の補強部材１９，２０を仕切り板１１の表面に溶接固定した実施例を示している。特に、これらの補強部材１９，２０は、湾曲した仕切り板１１の湾曲の外側の面に取り付けられている。従って、前述した実施例と同様に、流れに対する影響が最小限となる。なお、この実施例では、２つの補強部材１９，２０が、いずれも流れに直交する方向に沿って設けられている。
この他、仕切り板１１の下流側端部１１ｂの端縁を折り返すことにより、補強用の突条部とすることもできる。
２…上流側排気管
３…集合部排気管
１１…仕切り板
１２…第１流路
１３…第２流路
１５…第１ビード
１６…第２ビード
１８…拘束部材
１９，２０…補強部材
３…集合部排気管
１１…仕切り板
１２…第１流路
１３…第２流路
１５…第１ビード
１６…第２ビード
１８…拘束部材
１９，２０…補強部材
Claims (4)
- 湾曲した集合部排気管の入口に複数の上流側排気管が接続されるとともに、この集合部排気管の内部に、排気干渉を回避するように流路を区画する仕切り板を、該集合部排気管の湾曲形状に沿って配置してなる内燃機関の排気装置において、上記仕切り板に、流れに直交する方向に沿って延びた補強用の突条部を備えるとともに、この突条部が、該仕切り板の湾曲の外側に突出しており、この突条部は、仕切り板の一方の面に固定された細長い別部材からなることを特徴とする内燃機関の排気装置。
- 湾曲した集合部排気管の入口に複数の上流側排気管が接続されるとともに、この集合部排気管の内部に、排気干渉を回避するように流路を区画する仕切り板を、該集合部排気管の湾曲形状に沿って配置してなる内燃機関の排気装置において、上記仕切り板に、流れに直交する方向に沿って延びた補強用の第１突条部を備えるとともに、流れ方向に沿って延びた第２突条部を備え、これらの第１，第２突条部が、該仕切り板の湾曲の外側に突出しており、これらの第１，第２突条部は、それぞれ仕切り板を部分的に膨出させたビードからなり、上記第１突条部は上記第２突条部よりも下流側に位置していることを特徴とする内燃機関の排気装置。
- 湾曲した集合部排気管の入口に複数の上流側排気管が接続されるとともに、この集合部排気管の内部に、排気干渉を回避するように流路を区画する仕切り板を、該集合部排気管の湾曲形状に沿って配置してなる内燃機関の排気装置において、上記仕切り板に、流れに直交する方向に沿って延びた補強用の突条部を備えるとともに、この突条部が、該仕切り板の湾曲の外側に突出しており、かつ上記仕切り板の下流側端部の中央部を、拘束部材を介して集合部排気管に固定したことを特徴とする内燃機関の排気装置。
- 上記仕切り板は、上流側端部が上記上流側排気管とともに固定支持されているとともに、下流側端部が上記集合部排気管内で自由端となっており、この下流側端部近傍に上記突条部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の排気装置。
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